انجام آزمایش، اساس علوم تجربی و بویژه شیمی را تشكیل می دهد. چنانچه مشاهده و تجربه های حاصل از آزمایش به گونه ای هماهنگ و هدفدار سازمان یابند در رویارویی با شرایط جدید كارایی بیشتری خواهند داشت. در این مقاله پس از معرفی علم كمومتریكس به عنوان شاخه ای جوان از شیمی، نمونه هایی از كاربرد آن ارایه می شود.

انجام آزمایش، اساس علوم تجربی و بویژه شیمی را تشكیل می دهد. چنانچه مشاهده و تجربه های حاصل از آزمایش به گونه ای هماهنگ و هدفدار سازمان یابند در رویارویی با شرایط جدید كارایی بیشتری خواهند داشت. در این مقاله پس از معرفی علم كمومتریكس به عنوان شاخه ای جوان از شیمی، نمونه هایی از كاربرد آن ارایه می شود.

بنا به باور اولدروید ، در روش علمی مسیری دوسویه برای توسعه دانش وجود دارد. با اجرای هر آزمایش مجموعه ای پراكنده از داده های كمی یا كیفی به دست می آید كه به كمك روش های تحلیلی و تفسیری مناسب همچون روش های منطق فكری و استدلالی، آماری و ریاضی می توان از آن ها در جهت رسیدن به نتایج سودمند بهره گرفت.

مجموعه روش های ساده ای كه به این منظور مورد استفاده قرار می گیرند با عنوان كمومتریكس خوانده می شوند؛ شاخه ای جدید از علم شیمی كه انجمن كمومتریكس، آن را این چنین معرفی كرده است: سازماندهی مطالب شیمی با روش های ریاضی، آماری، منطقی، علوم رایانه ای كه به منظور طراحی عملیات آزمایشگاهی، انتخاب روش های بهینه اندازه گیری و دستیابی حداكثر به اطلاعات، به كمك تفسیر و تحلیل داده های شیمیایی انجام می گیرد.

تاریخچه

ریشه های شناخت این شاخه از علم به سال 1969  بازمی گردد یعنی زمانی كه كووالسكی استاد شیمی تجزیه دانشگاه سیاتل  مقاله های دنباله داری درباره طبقه بندی طیف های جرمی با وضوح كم به چاپ رساند كه در آنها از نظریه های ریاضی مانند ماشین یادگیری خطی استفاده كرده بود. تا آن زمان شیمیدان ها به علت عدم دسترسی به روش های تفسیری مناسب، داده های خود را به درستی به كار نمی بردند و در عمل، بسیاری از این داده ها كنار گذاشته می شد.

پیگیری هایی كه توسط والد استاد شیمی آلی دانشگاه اُمیا در سوئد برای توسعه بیشتر این روش فكری جدید و نوآورانه انجام گرفت به معرفی الگوریتم SIMCA  انجامید كه برای مدلسازی داده ها از آن استفاده شد. همچنین فشرده سازی طیف های جرمی جهت ذخیره كردن آن ها در حافظه های محدود رایانه های آن زمان انجام گرفت كه با افزایش سرعت بازیابی آ نها همراه بود. سرانجام در سال 1972 ، والد برای نخستین بار در مقاله ای كمومتریكس را معرفی كرد و در سال 1974 با همكاری كووالسكی، انجمن كمومتریكس را بنیان نهاد.

در دهه 90 میلادی، علاقه ای روزافزون در صنایع نسبت به كمومتریكس به وجود آمد و در همین دوره بود كه از تلفیق روش های كمومتریكس و تضمین كیفی، شاخه جدید دیگری به نام كیفیت سنجی معرفی شد.

 استفاده از آمار توصیفی در تعیین مقدار كیفیت فرایندها و روش های اندازه گیری از قدیمی ترین موارد شناخته شده در این دانش است. در این زمینه ، از روش های محاسبه شاخص های آماری و نمودارهای توزیع مانند توزیع نرمال گوسین، برای روش های نمونه برداری، تفسیر داده های به دست آمده، تعیین خطا، مقدار دقت و صحت، مقایسه میانگین های به دست آمده از فرضیه و آزمایش استفاده می شود.

 برای بیان اثر متغیرهای آزمایشگاهی سه نوع مقیاس متداول شده است كه به این قرارند:

 مقیاس كیفی یا اسمی كه در آن داده ها و متغیرها را تنها با استفاده از واژه ها توضیح می دهند مانند: رنگ سرخ، رنگ آبی...  

مقیاس ترتیبی یا درجه بندی شده كه در آن داده ها را برحسب درجه های كیفی تقسیم بندی می كنند مانند: ضعیف، متوسط، خوب، عالی.

 مقیاس كمّی كه در آن داده ها با عدد مشخص می شوند.

 كمومتریكس می تواند به روش های طراحی یك آزمایش بپردازد و به كمك آن پیش از انجام آزمایش می توان درباره چگونگی انجام آن برنامه ریزی كرد. این اقدام در كاهش تعداد مراحل آزمایش، هزینه، زمان و انجام آن در مناسبترین فضا و شرایط همراه با بهترین نتایج مؤثر است. برای نمونه، در یك روش اندازه گیری رنگ سنجی جهت حداكثر كردن مقدار جذب، توجه به فراسنج هایی هم چون مقدار واكنشگر، pH و نوع بافر به كار رفته برای كسب نتایج بهتر سودمند است.

كمومتریكس و كنترل كیفیت صنعتی

آن چه در كمومتریكس باید مورد توجه قرار گیرد فرایند تولید داده ها و استخراج اطلاعات از آن هاست. اگر كیفیت فرایند اندازه گیری و در نتیجه، كیفیت داده ها به حد كافی مناسب نباشد اطلاعات به دست آمده قطعیت ندارند یا حتی اشتباه خواهند بود. با افزایش اهمیت روزافزون كنترل كیفی در صنعت، كیفیت فرایندهای اندازه گیری نیز مورد پژوهش قرار می گیرد. در واقع، ارزیابی فرایندهای سنجش صنعتی، خود یكی از هدف های كنترل فرایندها جهت توسعه بهتر فراورده ها به شمار می رود.

نتیجه گیری

تجزیه و تحلیل دقیقتر مراحل اجرایی یك آزمایش، آن چنان كه كمومتریكس به آن می پردازد به معلمان كمك می كند تا به ایجاد رابطه یاددهی یادگیری و انجام سنجش های دقیقتر مهارت های آزمایشگاهی بپردازند.

در مجموع می توان گفت سودمندترین كمك كمومتریكس به فراگیران و معلمان این است كه از پراكندگی های فكری در جریان یك آزمایش جلوگیری می كند و نظام فكری هدفمندی را در یك سامانه آزمایشگاهی فراهم می آورد.

منبع:رشد